CN1291386A - 抽头天线单元 - Google Patents

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保罗·V·达尔比
约翰·R·汤普森
迈克尔·哈纳菲
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Abstract

这里的抽头天线单元包括:信号分离电路(12),与一根同轴电缆(14)相连,该同轴电缆为用户电子装置提供服务,例如为电视机提供服务,该信号分离电路(12)用于从同轴电缆(14)分离出一个信号;一个滤波器(16),与信号分离电路(12)的一个输出端相连,用于从同轴电缆的能谱中选择一个低电平窄带信号:解调出这一低电平窄带信号携带的信号的电路;将输出信号调制(22)到未注册的频带里的载波上去的电路;以及一付输出天线(28或者52),它与调制电路(22)相连,能够将调制过的信号发射到一个有限的发射－接收区里。

Description

抽头天线单元
发明背景
1．发明领域
本发明涉及一种抽头天线单元，它包括一个与电视同轴电缆相连的信号波分器，其输出端与一个滤波器相连，这个滤波器可以是一个声表面波(SAW)滤波器，可以在电视同轴电缆的能谱中选择一个电平低但频带窄的信号，例如频带宽度为100～200 kHz，电平比主干线低40 dB，频率范围为50～800 MHz。这一信号不在视频信号中载送，而是用10千比特每秒的数字数据进行AM调制，这些数字数据再调制到902～928 MHz，例如916MHz，未注册的ISM频带的一个载波信号上，并用一付独立的天线广播给接收单元，例如一个遥控器。
此外，本发明涉及一种双向抽头天线单元，它支持家用装置的双向通信，例如家里的遥控器，它能发射900 MHz的数据给抽头天线。这种数据被抽头天线单元收到，经过解调后，然后或者以一个低于50MHz的频率经分离器／合成器再调制到同轴电缆上，或者在一个连接器上作为基带信号供使用，或者通过处理器或者调制解调器发送出去。通过这种方式，抽头天线单元前面或者安装在抽头天线单元里面的设备，可以收到家里的装置，例如遥控器，发来的命令或者数据。
2．现有技术
迄今为止，与遥控器的通信都是通过电话调制解调器或者通过IR信号从电缆箱进行的。此外，有人建议用无线电信号与遥控器通信。但是，没有人提到过采用本地发射机或者本地收发信机。
还有，到目前为止，有人建议在视频信号内传输另一个信号。请参考以下美国专利。
专利号     专利权人
4807031    Broughton等等
4920503    Cook
5200822    Bronfin等等
5213337    Sherman
5251301    Cook
5539471    Myhrvold等等
5572247    Montgornery等等
5621471    Kim等等
5655945    Jani
5666293    Metz等等
5675575    小Wall等等
5708476    Myhrvold等等
发明简述
本发明提供了一种抽头天线单元，它包括一个信号分离电路，与一根同轴电缆相连接，这一根同轴电缆是为用户电子装置例如电视接收机服务的，这一信号分离电路用于将信号从同轴电缆分离出来；还包括一个滤波器，与信号分离电路的输出端相连，用于在同轴电缆的能谱中选择低电平窄频带信号；还包括解调这一低电平窄频带信号携带的信号的电路；将输出信号调制到未注册的频带上去的电路；以及一付输出天线，该天线跟调制电路相连，能够在有限的发射-接收区域内发射调制信号。
附图简述
图1是按照本发明的教导构造的一付单向抽头天线单元的原理电路框图；
图2是按照本发明的教导构造的一付双向抽头天线单元的原理电路框图。
优选实施方案
参考图1，本发明涉及一种抽头天线单元10，它可以是一个单向系统(见图1)，也可以是一个双向系统(见图2)。一种单向抽头天线单元10的电路11用图1的原理图说明，它包括一个波分器12，与一根同轴电缆14相连接，该同轴电缆通向一个用户电子装置，比如一台电视接收机。通过波分器12，从电缆14分离出来的信号经过一个声表面波(SAW)滤波器16，然后用一个放大器18放大。将放大器18的输出馈入解调器20，并将解调器的输出传送给调制器22。
与调制器22相连接的还有一个振荡器24，它能输出902～928 MHz之间的频率，它被叫做900 MHz(标称的)振荡器24。然后，这一信号用放大器26再一次放大，通过天线28输出。
这里的SAW滤波器16能够选择位于TV同轴电缆14能谱内某处的低电平窄频带信号，例如，100-200 kHz宽，电平比主干线低40dB，频率大约为50～800MHz之间。在此以前，这一信号已经用10千比特每秒的数字数据调制。该数据由解调器20解调，然后用调制器22再调制到900 MHz这样的载波上去，通过单向天线28广播出去。
这一同轴电缆14通常是75欧姆的同轴电缆，其上具有高达800MHz的已调制信号。正常情况下它的终端接有一个F连接器。
同轴电缆14上的信号的信号源可以是一个电缆头端、一个室外变频器、一个卫星或者MMDS LNB。如果是LNB，信号的频率通常在200～400 MHz范围内。
波分器12后面的电缆14也是一根75欧姆的同轴电缆，它通向一台TV、一个VCR、一个电缆箱、一个卫星IRD或者一个MMDS IRD。抽头天线单元10可以用或者一个F连接器，或者一根伸出抽头天线单元(10)的一段短同轴电缆来构成。
波分器12可以集成在SAW滤波器16中，它的插入损耗应当小于1．5dB，具有平坦的同轴信号带宽。
SAW滤波器16被调整到抽头天线信号的中心频率上，频带的边缘处非常陡峭。
抽头天线28的抽头天线信号可以位于一个TV频道的频带边缘，在一个TV频道的频带内，或者位于一个TV频道的声音副载波上，或者位于同轴电缆信号频谱内的其它某个地方。它可以是AM、FM或者相位调制的信号，至少比主TV信号的电平低40分贝，考虑到价格因素，采用AM调制最好。
第一放大器18提供足够的增益，将抽头天线信号放大到足以方便地进行AM解调。
解调器20是一个简单的AM检波器，它能输出一个数字基带信号。输出的数字信号是一个10千比特每秒的比特流。
任选连接器21可以从另一个装置比如一台PC或一个调制解调器直接输入一个数字比特流。在这种情况下，可能不需要同轴接收电路。
再调制器22和(标称)900 MHz的振荡器24被提供并在902～928 MHz频带内进行调谐。它的幅度、频率和相位特性根据实验来确定。
再调制器22是AM或者OOK类型的调制器，它根据FCC第15部分的规则在未注册操作的限制条件下设计。它的电特性根据实验确定。
第二放大器，也就是输出放大器26根据FCC第15部分的规则在未注册操作的限制条件下驱动RF单向天线28。它的电特性是根据实验确定。
在900 MHz的频率上，RF天线28可以放在抽头天线单元10中。单元10的工作参数，例如信号幅度或信号强度，是由所需要的发射区域或者发射距离决定的。
从这一单向抽头天线28发射出去的数字数据或者数据包可以用家里或者办公室里的无线装置接收和使用，例如，由通用遥控器接收和使用。在这一点上，通用遥控器能够接收IR码，控制现在正在销售或者将来会生产出来的任何一种用户电子装置。拥有显示器的遥控器可以下载节目指南数据、广告、文字、游戏或者可执行码。
这种总是开机的有显示器的遥控器可以看成是咖啡桌上的“广告牌”，一排排地显示。适合于固定在一个表面，例如冰箱磁铁上的这种装置，由美国专利第08／829928号公开，该专利于1997年4月1日提交，这里将这一专利引入作为参考。这些装置有一个接收机，用于接收来自单向天线28的信号，构成一种新的通信媒介，也就是同轴电缆到TV的数字无线电发射机，用于将数据传送给家里用电池供电的所有装置，通过显示器显示出来。
抽头天线单元10可以有一个电池供电的电源，用于为抽头天线单元10的各个电路供电，或者可以有一个变压器供电的电源，从给电视机(或者其它用户电子装置)供电的AC电源获得能量或者直接插入家里墙上的普通AC插座。
现在参考图2，其中示出了一个双向抽头天线单元50，它包括一付双向天线52和图1所示的所有部件。除此以外，这一抽头天线单元50还包括一个天线滤波器54，与双向天线52相连。这一天线滤波器54可以是SAW类型的滤波器并调谐到由家用装置或电池供电装置所发送的中心频率上。精确的频率响应曲线是由单元50的工作参数决定的，例如，这些工作参数是所需要的信号强度和发射区大小或者发射距离。输入信号用第三放大器56放大，然后将放大器56的输出信号提供给解调器58。放大器56的增益充分地增强从双向抽头天线52输入的信号电平，使其足以被方便地解调。
解调器58是一个简单的AM或者FSK类型的解调器，它能输出数字基带信号。输出的这一数字信号是一个大约10千比特每秒的比特流。这一基带信号可以随意地加在连接器68上。
任选的数据处理可以由任选的数据处波单元60提供，它能提供两个重要的功能：
1．它能判断出是家里(或者邻居家里)几个装置中的哪一个在发射信号给该单元，然后决定抽头天线单元56是否应当对这一信号做出响应。
2．它能够控制送往同轴电缆14或者送往连接器70的上行业务。这一业务常常用上行的协议来安排或者登记通信。
因此，很可能要将这一数字处理功能包括在抽头天线单元50的数字处理单元60里。任选的连接器70可以在数字处理单元60和与它连接的其它设备(例如PC)之间进行单向或者双向数字通信。
另一个任选的调制解调器72位于数字处理单元60和连接器74之间，它可以是一个电话调制解调器、一个同轴电缆调制解调器或者是一个网络接口，以提供对电话、同轴电缆或者另一个网络(例如数字电缆网或者局域网)的连接。
数据处理单元60的输出被提供给调制器62，调制器62连接了一个本地振荡器64，它调谐到电缆14的上行信令频带上，通常低于50MHz。它的准确幅度、频率和相位特性都是根据抽头天线单元50的工作参数确定的，例如所需要的信号强度和传输距离。
调制器62接收任选的数字处理单元60的输出和本地振荡器64的输出，这种调制的类型依赖于电缆系统的上行信令要求。此外，它的电特性依赖于所需要的信号强度和传输距离。
最后，将振荡器64的输出信号放大，提供一个足够强的信号给同轴电缆14。它的电特性取决于电缆系统的要求。
从以上说明可以清楚地看到，本发明的单向抽头天线单元10和双向抽头天线单元50有许多优点，一些优点已经在前面进行了介绍，其它的优点则是固有的。还有，可以修改抽头天线单元10或者50而不会偏离本发明的实质。因此，本发明的范围只是由以下权利要求限定。
权利要求书
按照条约第19条的修改
1．一种抽头天线单元，包括信号分离装置(12)，与一根同轴电缆(12)相连，该同轴电缆为一个用户电子装置，例如一台电视接收机提供服务，该信号分离装置(12)用于将一个低频带非电话信号从同轴电缆(14)中分离出来；一个滤波器(16)，与所述信号分离装置(12)的一个输出端连接，用于在同轴电缆(14)的能量谱内选择一个低电平窄带信号；对选定频率上的所述低电平窄频带信号携带的数字数据信号进行解调的装置(20)；将输出信号调制到不需要许可的频带内的载波上的装置(22)；以及一付输出天线(28或者52)，它跟所述调制装置(22)相连，能够在有限的发射-接收区域内发射调制过的输出信号，给一个显示装置，而不需要使用路由选择终端器。
2．权利要求1的抽头天线单元，其特征在于调制装置22的输出信号中有在其上叠加的数字数据。
3．权利要求1的抽头天线单元，其特征在于所述信号分离装置(12)还包括信号合成装置(12)，而且该单元还包括与所述天线(28或者52)连接的一个天线滤波器(54)和与所述天线滤波器(54)连接的第二解调装置(58)，作为解调器它与跟第二调制装置(62)的输入端相连，该解调装置(62)还从一个本地振荡器(64)接收一个载波频率，这一本地振荡器通常调谐在低于50MHz的同轴电缆(14)的上游信令频带上，这第二调制装置(58)与连接在同轴电缆(14)上的所述信号分离和合成装置(12)相连。
4．权利要求3的抽头天线单元，其特征在于所述的第二个调制装置(62)与一个放大器(66)相连，这一个放大器通过所述分离装置(12)与同轴电缆(14)相连。
5．权利要求3的抽头天线单元，其特征在于有一个数字处理单元连接在第二解调装置(58)和第二调制装置(62)之间。
6．权利要求1的抽头天线单元，其中的所选频率大约是10千比特每秒。
7．一种方法，用于发射与一个用户电子装置连接的同轴电缆(14)所携带的局部区域信号，这一方法包括以下步骤：从同轴电缆(14)分离出一个非电话的低频带信号；对分离出来的这一信号滤波，以便在同轴电缆(14)的能量谱内选出一个低电平的窄带信号；在一个频率上对这一低电平窄带信号上携带的数字数据信号进行解调；将这一调制器输出的信号调制到不需要许可的频带内的一个载波上去，并通过一付天线(28或者52)将这一局域信号输出给一个显示装置，而不需要使用路由选择终端器。
8．权利要求7的方法，其特征在于还包括以下步骤：通过天线(28或者52)接收由适于家用的本地发射机在未注册频带内广播的信号；对收到的信号滤波，解调滤波的信号；根据其载频被调谐在同轴电缆(14)上行信令频带上的本地振荡器再调制该信号，通常是一个低于50 MHz的载波信号；并将再调制过的信号提供给与天线(28或52)相连接的同轴电缆(14)。
9．权利要求8的方法，其特征在于包括在再调制解调过的信号之前，对解调过的信号进行数字处理的步骤。
10．权利要求9的方法，其特征在于这一数字处理包括判断收到的信号是不是来自范围内的一个特定单元，如果是这样，就将这一信号传送给同轴电缆(14)。
11．权利要求7的方法，其中的所选频率大约是10千比特每秒。
12．与一个连接器连接的一个天线单元，该连接器提供一个非电话基带数字输入信号给所述天线单元，这一连接器与用于将这一输入的非电话信号调制到不需要许可的频带内的载波上去的装置(62)相连；以及一付输出天线(28或者52)，与所述调制装置(62)相连，能够在一个有限的发射一接收区域内将调制过的非电话输出信号发射给一个显示装置，而不需要使用路由选择终端器。
13．一种抽头天线单元，包括：第一输入端口，与这第一输入端口连接用于接收从第一输入端口上输入的低频非电话信号的电路，与所述电路相连用于将所述信号调制到一个不需要许可的无线电频带内的载波上去的一个调制器，以及一付天线(28或者52)，跟所述调制器的一个输出端相连，用于在一个有限的接收区域内将调制过的非电话信号发射给一个显示装置，而不需要使用路由选择终端器。
14．权利要求13的抽头天线单元，其特征在于所述电路包括一个处理器(60)，用于变换所述信号的格式。
15．权利要求14的抽头天线单元，其特征在于包括与所述电路相连的一个输入／输出端口，以及与所述输入／输出端口相连的一个调制解调器。
16．权利要求13的抽头天线单元，其特征在于所述电路包括一个信号接收电路，与所述天线(28或者52)相连，用于接收信号。
17．权利要求16的抽头天线单元，其特征在于这一电路包括一个处理器(60)，用于变换这两个信号中任意一个的格式。
18．权利要求17的抽头天线单元，其特征在于包括与所述电路相连的一个输入／输出端口，以及与所述输入／输出端口相连，用于接收或发送格式化过的信号的一个调制解调器。
19．权利要求14的抽头天线单元，其特征在于所述处理器(60)有一个连接器输入，用于提供一个基带数字输出信号给所述处理器(60)，以便于双向通信。
20．权利要求14的抽头天线单元，其特征在于所述处理器(60)有一个PC连接器输入，用于提供一个PC数字输出信号给所述处理器(60)，以便于与这一台PC双向通信。
21．权利要求14的抽头天线单元，其特征在于所述处理器(60)有一个连接器输入，包括一个调制解调器，用于提供一个数字输出信号给所述处理器(60)，以便于双向通信。

Claims (19)

1．一种抽头天线单元，其特征在于包括信号分离装置(12)，与一根同轴电缆(12)相连，该同轴电缆为一个用户电子装置，例如一台电视接收机提供服务，该信号分离装置(12)用于将信号从同轴电缆(14)中分离出来；一个滤波器(16)，与所述信号分离装置(12)的一个输出端连接，用于在同轴电缆(14)的能谱内选择一个低电平窄带信号；对所述低电平窄频带信号携带的信号进行解调的装置(20)；将输出信号调制到未注册的频带内的载波上去的装置(22)；以及一付输出天线(28或者52)，它与所述调制装置(22)相连，能够在有限的发射-接收区域内发射调制过的输出信号。
2．权利要求1的抽头天线单元，其特征在于调制装置22的输出信号中有在其上叠加的数字数据。
3．权利要求1的抽头天线单元，其特征在于所述信号分离装置(12)还包括信号合成装置(12)，而且该单元还包括与所述天线(28或者52)连接的一个天线滤波器(54)和与所述天线滤波器(54)连接的第二解调装置(58)，作为解调器，它与第二调制装置(62)的输入端相连，该调制装置(62)还从一个本地振荡器(64)接收一个载波频率，这一本地振荡器通常调谐在低于50 MHz的同轴电缆(14)的上行信令频带上，第二调制装置(62)与连接在同轴电缆(14)上的所述信号分离和合成装置(12)相连。
4．权利要求3的抽头天线单元，其特征在于所述的第二调制装置(62)与一个放大器(66)相连，这一个放大器通过所述分离装置(12)与同轴电缆(14)相连。
5．权利要求3的抽头天线单元，其特征在于有一个数字处理单元连接在第二个解调装置(58)和第二个调制装置(62)之间。
6．一种方法，用于发射与用户电子装置，例如一台电视接收机，相连的同轴电缆(14)所携带的局部区域信号，这一方法的特征在于它包括以下步骤：从同轴电缆(14)分离出一个信号；对分离出来的信号滤波，用于从同轴电缆(14)的能谱中选择一个低电平窄带信号；用一个解调器解调这一低电平窄带信号携带的信号；将来自解调器的输出信号调制到一个载波上去，其频率处于未注册的频带内，并通过天线(28或者52)在一个局部区域内输出所述信号。
7．权利要求6的方法，其特征在于它还包括以下步骤：通过天线(28或者52)接收一个由家内适用的发射机在未注册的频带内广播的信号；对收到的信号滤波，解调滤波的信号；用一个被调谐在同轴电缆(14)的上行信令频带内的本地振荡日的载频再调制这一信号，它通常是低于50 MHz的载波信号；以及将再调制过的信号提供给与天线(28或者52)相连的同轴电缆(14)。
8．权利要求7的方法，其特征在于包括在对被解调信号再进行调制之前，包括对解调过的信号进行数字处理的步骤。
9．权利要求8的方法，其特征在于数字处理包括判断收到的信号是不是来自范围内的一个特定单元，如果是这样，就将这一信号发送给同轴电缆(14)。
10．一种天线单元与一个连接器相连，该连接器为这一天线单元提供一个基带数字输入信号，该天线单元的特征在于，所述连接器与用于将输入信号调制到未注册的频带内的载波上去的装置(62)相连；与所述调制装置(62)相连，能够在有限的发射-接收区域内发射输出的调制信号的一付输出天线(28或者52)。
11．一种抽头天线单元，其特征在于它包括：第一输入端口，与这第一输入端口相连用来接收提供给这第一输入端口的信号的电路，与这一个电路相连，用来将所述信号调制到未注册的无线电频带里的载波上去的一个调制器，还有与所述调制器的输出端相连，用来将调制信号发射到有限的接收区域的一付天线(28或者52)。
12．权利要求11的抽头天线单元，其特征在于所述电路包括一个处理器(60)，用于变换所述信号的格式。
13．权利要求12的抽头天线单元，其特征在于该抽头天线单元包括与所述电路相连的一个输入／输出端口以及与所述输入／输出端口相连的一个调制解调器。
14．权利要求11的抽头天线单元，其特征在于所述电路包括信号接收电路，与所述天线(28或者52)相连，用来接收信号。
15．权利要求14的抽头天线单元，其特征在于所述电路包括一个处理器(60)，用于变换这两个信号中任意一个的格式。
16．权利要求15的抽头天线单元，其特征在于包括与所述电路相连的一个输入／输出端口，以及与所述输入／输出端口相连用来接收或者发送格式化过的信号的一个调制解调器。
17．权利要求12的抽头天线单元，其特征在于所述处理器(60)有一个连接器输入，用来将基带数字输出信号提供给所述处理器(60)，以便于双向通信。
18．权利要求12的抽头天线，其特征在于所述处理器(60)有一个PC连接器输入，用于将一个PC数字输出信号提供给所述处理器(60)，以便与与这一个PC双向通信。
19．权利要求12的抽头天线，其特征在于所述处理器(60)有一个包括一个调制解调器的连接器输入，用于将一个数字输出信号提供给所述处理器(60)，以便于双向通信。
CN99802291A 1998-01-21 1999-01-19 抽头天线单元 Pending CN1291386A (zh)

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